Аннотация
Рассмотрены перетоки энергии рекуперации подвижного состава горэлектротранспорта в процессе торможения. Определено влияние мощности сетевой нагрузки на направления перетоков полезной рекуперированной энергии при торможении подвижного состава. Проанализированы особенности работы в контактной сети стационарного буферного накопителя энергии НКЭ-3Г маховичного типа. Выведен коэффициент расхода энергии на тягу и нетяговые нужды как собственная характеристика системы выполнения транспортной работы в ГЭТ. Установлена устойчивая статистическая зависимость температуры окружающей среды и соотношения тягового и нетягового энергопотребления транспортной системы при выполнении перевозочной работы. Проанализировано изменение характера энергии избыточной рекуперации тормозящего вагона при перенаправлении её на зарядку стационарного накопителя энергии в контактной сети. Выявлен прежде не описанный в литературе эффект дополнительной экономии энергии стационарным накопителем сверх того, что он выдаёт на нагрузку в контактную сеть ранее запасённую энергию избыточной рекуперации. Дополнительная полезная утилизация мобилизованной избыточной энергии рекуперации возникает в ходе зарядки накопителя, когда часть её непосредственно, то есть без пребывания в накопителе, потребляется нетяговой сетевой нагрузкой, чего не происходит без стационарного накопителя, реализующего функциональный режим управляемой сетевой нагрузки. Данному явлению присвоено название «эффект КБК». Заложена основа способа расчёта количества непосредственного потребления сетевой нагрузкой мобилизованной избыточной энергии рекуперации в ходе зарядки накопителя при современном уровне развития и применения средств учёта в горэлектротранспорте.
Ключевые слова
рекуперативное торможение, перетоки рекуперативной энергии, полезная и избыточная энергии рекуперации, стационарный накопитель, контактная сеть, тяговая подстанция, подвижной состав, тяговая нагрузка, нетяговая нагрузка, перенаправление избыточной рекуперации
1. Бирюков В.В. Энергосбережение на электрическом транспорте: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. 244 с.
2. Розенфелъд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. Теория электрической тяги: учеб. для вузов ж.-д. трансп. М.: Транспорт, 1995. 294 с.
3. Ефремов И.С., Косарев Г.В. Теория и расчет электрооборудования подвижного состава городского электрического транспорта: учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 1976. 480 с.
4. Шаряков В.А. Двадцать лет внедрения асинхронного электропривода на городском электротранспорте // Control Engineering Россия. 2014. №3. С. 69-71.
5. ГОСТ 6962-75. Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений. М.: Госстандарт, 1975. 8 с.
6. Возможности рационального использования энергии торможения электрического подвижного состава / В.А. Шаряков, О.Л. Шарякова, А.В. Агунов, А.В. Третьяков // Электротехника. 2018. № 10. С. 55-59.
7. Показатели работы стационарного накопителя энергии на тяговых подстанциях московского метрополитена / Л.А. Баранов, В.А. Гречишников, А.В. Ершов, М.Д. Родионов, М.В. Шевлюгин // Электротехника. 2014. №8. С. 18-22.
8. «Зеленые» технологии: в Россию возвращается рекуперация энергии. URL: https://www.techinsider.ru/technologies/1533963-zelenye-tehnologii-v-rossiyu-vozvrashchaetsya-rekuperaciya-energii/ (дата обращения 12.10.2022)
9. Сулим А.А. Расчет электроэнергии рекуперации электрифицированного городского транспорта при установке накопителя на тяговой подстанции // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика. 2014. Вып. 4. Ч. 4. С. 30-41.
10. О применении тяговых аккумуляторных батарей на автономных подстанциях городского электротранспорта / Сацук Т.П., Шаряков В.А., Шарякова О.Л., Лебедева В.А., Макарова Е.И. // Электротехника. 2021. № 10. С. 32-36.
11. Незевак В.Л. Имитационная модель системы тягового электроснабжения для определения энергетических показателей в условиях работы систем накопления электроэнергии // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2020. № 3(67). С. 70-80. doi: 10.26731/1813-9108.2020.3(67).70-80
12. Черемисин В.Т., Незевак В.Л. Перспективы применения систем накопления электроэнергии на Московском центральном кольце // Бюллетень результатов научных исследований. 2020. Вып. 2. С. 33-44. doi: 10.20295/2223-9987-2020-2-33-44
13. Шевлюгин М.В. Ресурсо- и энергосберегающие технологии на железнодорожном транспорте и метрополитенах, реализуемые с использованием накопителей энергии : автореф. дис. ... канд. техн. наук. 05.14.02 / Шевлюгин Максим Валерьевич. Москва, 2009.
14. Мятеж А.В., Ярославцев М.В., Забелина Д.Д. Исследование сезонных изменений потребления электрической энергии троллейбусом // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2014. № 1-2. С. 282-286.
15. Ярославцев М.В., Щуров Н.И. Сезонные колебания потребления электрической энергии троллейбусом // Наука. Технологии. Инновации: материалы всероссийской научной конференции молодых ученых. Новосибирск: НГТУ, 2013. С. 187-191.
16. Ярославцев М.В. Определение оптимальной энергоемкости бортового буферного накопителя энергии // Студент и научно-технический прогресс: материалы 51-й международной научной студенческой конференции. Новосибирск: НГУ, 2013. С. 46.
17. Мазнев А.С., Степанская О.А., Шатнев О.И. Системы рекуперации энергии торможения электроподвижного состава на городском транспорте Санкт-Петербурга // Известия ПГУПС. 2017. Вып. 1. С. 63-72.
18. Исследования энергообменных процессов при штатных условиях эксплуатации подвижного состава метрополитена с системами рекуперации / А.А. Сулим, С.А. Мужичук, П.А. Хозя, А.А. Мельник, В.В. Федоров // Наука та прогрес транспорту. 2017. № 5(71). С. 28-47. doi: 10.15802/stp2017/112934
19. Щуров Н.И., Щеглов К.В., Штанг А.А. Применение накопителей энергии в системах электрической тяги // Сборник научных трудов НГТУ. 2008. Вып. 1(51). С. 99-104.
20. Khodaparastan M., Mohamed A. Flywheel vs. Supercapacitor as wayside energy storage for electric rail transit systems // Inventions. 2019. No. 4(4). 62. doi: 10.3390/inventions4040062
21. Bartłomiejczyk M., Połom M. Multiaspect measurement analysis of breaking energy recovery // Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 127. Pp. 35-42. doi: 10.1016/j.enconman.2016.08.089
22. Energy recovery effectiveness in trolleybus transport / S. Hamacek, M. Bartłomiejczyk, R. Hrbáč, S. Mišák, V. Stýskala // Electric Power Systems Research. 2014. Vol. 112. Pp. 1-11. doi: 10.1016/j.epsr.2014.03.001
23. Чернигов В.М. Электрооборудование трамвайного вагона с емкостным накопителем. URL: https://www mapget.ru/wp-content/uploads/2021/12/MAPGET_NTS_Chergos.pdf (дата обращения 22.07.2022)
24. Методические рекомендации по расчету экономически обоснованной стоимости перевозки пассажиров и багажа в городском и пригородном сообщении автомобильным и городским наземным электрическим транспортом общего пользования. Приложение к распоряжению Минтранса России от 18 апреля 2013 г. № НА-37-р.
Кацай А.В., Шевлюгин М.В. Утилизация избыточной рекуперации в контактной сети электротранспорта при зарядке стационарного накопителя // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 1(58). С. 10-20. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2023-1(58)-10-20